【正文】 本設(shè)計選用的事 RTX51 Tiny； 一般地，下面三步是使用 RTX51 Tiny 要實現(xiàn)的： (1) 編寫 RTX51 程序 (2) 編譯并連接程序 (3)測試和調(diào)試程序 軟件系統(tǒng)的流程圖 Y N 圖 主程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 采樣子程序 獲取參數(shù) flag LCD 顯示與 flag 對應(yīng)狀態(tài) 74Hc08是 CMOS 的 四 2輸入與門 參數(shù)是否超標(biāo) 報警 結(jié)束 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 35 圖 中斷處理 開 始設(shè) 置 相 應(yīng) 引 腳 電 平獲 取 鍵 盤 鍵 值是 否 是 該 鍵 按 下YN根 據(jù) 鍵 值 設(shè) 置 f l a g的 狀 態(tài)返 回鍵 值 是 否 是 數(shù) 字 0 ~ 9根 據(jù) f l a g 的 狀 態(tài) 處理 參 數(shù)NY 圖 鍵盤處理程序 主程序運行流程圖如圖 所示。用 lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。其次， AT89S52內(nèi)部增加了片內(nèi)看門狗定時器，這將有利于堅固用戶應(yīng)用系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。由于一般室內(nèi)電子電器產(chǎn)品比較多，這對單片機的干擾較大，所以應(yīng)采用抗干擾性能較好的單片機機 型。 (2)DHT11 的接口電路及通訊過程 建議連接線長度短于 20 米時用 5K 上拉電阻 ,大于 20 米時根據(jù)實際情況使 用合適的上拉電阻。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個 NTC 測溫元件，并與一個高性能 8 位單片機相連接。 圖 是 TLC549 的引腳圖： 圖 TLC549的引腳圖 TLC549 工作時序 ： 當(dāng) /CS 變?yōu)榈碗娖胶螅? TLC549 芯片被選中， 同時前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高有效位 MSB （ A7）自 DATA OUT 端輸出，接著要求自 I/O CLOCK 端輸入 8 個外部時鐘信號，前 7 個 I/O CLOCK 信號的作用，是配合 TLC549 輸出前次轉(zhuǎn)換結(jié)果的 A6A0 位，并為本次轉(zhuǎn)換做準(zhǔn)備：在第 4 個 I/O CLOCK 信號由高至低的跳變之后，片內(nèi)采樣 /保持電路對輸入模擬量采樣開始，第 8 個 I/O CLOCK 信號的下降沿使片內(nèi)采樣 /保持電路進入保持狀態(tài)并 啟動 A/D 開始轉(zhuǎn)換。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 24 REF－：負(fù)基準(zhǔn)電壓輸入端， ≤REF≤。增益值由下式表示： VOUT/IIN=（ RX+RS） 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 22 并聯(lián) 1%。輸入信號視其極性或接至 +IN 腳，或接至－ IN 腳，經(jīng)中心抽頭 CT 腳返回地端。當(dāng) 4－ 20mA 電流輸入對應(yīng) 0－ 5V 電壓輸出時，要求電路的傳輸阻抗為： VOUT/IIN=5V/16mA=期望的輸出（ 4mA 時 0V， 20mA 時 5V），放大器的輸出必須有一個偏置 : VOS=－ 4mA（ ） =－ 輸入電流信號接至 +IN 端還是接至－ IN 端取決與信號的極性，并經(jīng)過中心抽頭 CT 返回地端。其總轉(zhuǎn)換精度為 ％，共模抑制比 CMR 達 86dB，共模輸入范圍達 177。 靈敏度 :1200177。 MQ2 模塊實物圖 及電路連接圖分別 如圖 、 所示 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 18 圖 MQ2 模塊實物圖 圖 MQ2 模塊接口電路 甲醛常識及 甲醛傳感器接口模塊的設(shè)計 甲醛傳感器接口模塊 本課題的甲醛傳感器接口模塊由 CH20/S10 甲醛傳感器、 I/V 轉(zhuǎn)換器 RCV420等組成。如圖 所示。這個過程中傳感器典型的動作如圖 所示。在工作條件下當(dāng)傳感器遇到還原性氣體時，氧負(fù)離子因與還 原性氣體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而導(dǎo)致其表面濃度降低，勢壘隨之降低（圖 和圖 ）。簡單擴散是利用氣體自然向四處傳播的特性。 甲醛傳感器 I/V 轉(zhuǎn)換 數(shù)字 CO、甲烷傳感器 報警輸出 數(shù)字溫濕度傳感器 功能鍵盤 LCD 顯示 單片機 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 11 (1)半導(dǎo)體型 氣體傳感器的優(yōu)缺點 半導(dǎo)體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應(yīng)速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優(yōu)點。 (4)生物性污染 指由植物、垃圾、濕霉墻體產(chǎn)生細菌、真菌類孢子花粉，以及人為活動引起的代謝產(chǎn)物等；細菌傳播會帶來各種傳染疾病，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定菌落總數(shù)小于2500cft/m3[7]。 (3)選用一些室內(nèi)空氣處理設(shè)備配合空調(diào)一起使用如去濕機、加濕機、過濾器、負(fù)離子發(fā)生器等；去濕機、加濕機能保持室內(nèi)適當(dāng)?shù)臐穸龋换钚蕴几咝н^濾器 ,能有效過濾室內(nèi)的 CO CO、 VOC、顆粒物等污染物 ,保持室內(nèi)具有較好的空氣品質(zhì)；負(fù)離子對人體的健康有益。 用合成板材制造的家具，廠家為了追求利潤使用不合格的板材，再粘貼面材料時使用不合格的膠水，造成家具中甲醛含量超標(biāo)。 (3)我國己經(jīng)建立了有關(guān) IAQ 方面的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用于新修訂的節(jié)能暖通規(guī)范條文中，但較為籠統(tǒng)，難以 解決具體工程問題，建議全國學(xué)會應(yīng)象美國 ASHRAE 學(xué)會一樣，單獨建立室內(nèi)空氣品質(zhì)評估 [7]。 就我國現(xiàn)在的國情來看，設(shè)計一種經(jīng)濟，實惠，方便的檢測儀式很有必要的，這樣更能讓室內(nèi)空氣檢測儀普及到普通生活群眾的平常生活中，進一步提高人們的生活質(zhì)量。本文設(shè)計的是家用集環(huán)境污染 (甲醛 ) 、安全（報警功能）、溫度和濕度為一體的便攜式多功能室內(nèi)空氣質(zhì)量測試儀。 安全 。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)設(shè)計 摘要 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們對環(huán)境問題及健康問題日益重視，室內(nèi)空氣品質(zhì)（ IAQ）狀況受到越來越多的關(guān)；人的一生中有三分之二的時間是在居室內(nèi)度過的。 報警 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 Multifunctional Microcontrollerbased indoordetection system design Abstract With the development of our national economy and improvement of people39。 室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)的設(shè)計意義 目前由于建筑材料品質(zhì)不一、劣質(zhì)燃料、抽煙、通風(fēng)不良等原因，室內(nèi)的空氣狀況往往不如室外，雖然大量的空調(diào)系統(tǒng)被應(yīng)用到室內(nèi)空間，但往往為了節(jié)能，減少自然通風(fēng)了而利用回風(fēng)，使 IAQ 進一步惡化，同時出現(xiàn)的舒適性空調(diào)僅著眼于熱舒適，忽視了空氣凈化，從而給人們的健康帶來了一些負(fù)面 影響[4]。 室內(nèi)污染物種類及來源分析 室內(nèi)的污染源大致有五類如表 所示 : 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 5 表 室內(nèi)五大污染源 種類 舉例 顆粒物 可吸入顆粒物 化學(xué)污染物 甲醛、苯、甲苯、氨氣、二氧化硫等 生物污染物 生物過敏源（貓狗等）、細菌和病毒 放射性污染 氡氣及其衰變子體、地板等釋放的γ射線 物理污染 噪音、照明不足或過亮、溫濕度過高或過低所引起的相關(guān)問題 室內(nèi)污染物的來源主要有如表 所示的四種來源： 表 室內(nèi)污染物主要來源 來源 舉例 建筑材料 形成石棉、氡、氨等污染物 裝飾材料 產(chǎn) 生化學(xué)類污染物 人的活動 殺蟲劑，清新劑，吸煙，飼養(yǎng)寵物等 室外污染物 汽車尾氣，工廠廢氣，煙霧等 雖然影響 IAQ的原因多，但絕大多數(shù)由室內(nèi)環(huán)境自身原因造成的，隨室內(nèi)容積、通風(fēng)量、自然清除等而不同。 甲醛的認(rèn)識 (1)甲醛的特性及危害 甲醛是一種無色，有強烈刺激性氣味的氣體。 含有甲醛成分并有可能向外界散發(fā)的各類裝飾材料，如壁紙、地毯、油 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 7 漆。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 8 (4)辯證地看待現(xiàn)有空調(diào)器的一些附加功能所謂空調(diào)器的附加功能 ,如負(fù)離子發(fā)生器、冷觸媒、高效過濾等功能 ,對改善室內(nèi) 空氣品質(zhì)有一定的作用 ,但所起的作用很有限 ,不能完全依賴；更何況某些附加功能隨著時間的推移 ,效果會越來越差 ,有的甚至不起作用，因此，開窗通風(fēng)換氣還是改善室內(nèi)空氣品的重要手段。 表 主要化學(xué)污染物來源、危害及標(biāo)準(zhǔn) 主要來源 對人體的主要影響 標(biāo)準(zhǔn) 甲醛 建材、粘合劑 刺激眼睛、呼吸道、致癌物 CO2 人群活動 胸悶、頭痛、困倦、免疫力下降 20xxmg/m3 CO 不完全燃燒 血紅蛋白降低、缺氧中毒 10mg/m3 NO2 局部空氣 急性呼吸道病癥 NH3 建筑用防凍劑、水泥草強劑 頭痛、疲勞、厭食 O3 汽車尾氣、光化學(xué)反應(yīng) 刺激眼睛、哮喘病 TVOC 建材 大多有毒性部分列為致癌物 mg/m3 PM10 交通運輸揚塵、大氣沙塵 影響肺間經(jīng)組織、支氣管炎 mg/m3 苯 油性涂料、粘結(jié)劑 引起皮膚癌、肺癌、胃癌 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 10 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計 總體設(shè)計方案 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理 總體結(jié)構(gòu)圖如圖 ： 圖 總體結(jié)構(gòu)圖 該儀器以單片機為核心，單片機選用價格便宜的 AT89S52，具有對 CO 濃度、甲烷濃度測量與報警功能 。不足之處是必須在高溫下工作、對氣體或氣味的選擇性差、元件參數(shù)分散、穩(wěn)定性不理想、功率高等方面。目標(biāo)氣體穿過探頭內(nèi)的 傳感器，產(chǎn)生一個正比于氣體體積分?jǐn)?shù)的信號。導(dǎo)致傳感器的阻值 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 13 減小 [13]。傳感器的響應(yīng)速度和恢復(fù)速度與傳感器型號、材料種類及所測氣 體的種類相關(guān)。精確使用MQ 傳感器時應(yīng)考慮溫、濕度的影響。甲醛傳感器由甲醛探頭和 CH2O 傳感器構(gòu)成。300nA/ppm, 4～ 20MA 甲醛模塊 。40V。兩個匹配的 75Ω檢測電阻Rs 構(gòu)成對稱輸入，可最程度地抑制 CT腳的共模電壓信號，消除不同輸入端電流在差分電壓轉(zhuǎn)換時的不均衡。電壓基準(zhǔn)的輸出 Ref OUT 腳應(yīng)接至 Ref IN，以產(chǎn)生電平偏置。為了維持高共模抑制，并聯(lián)電阻的匹配很重要。且要求：（ REF+）－（ REF） ≥1V。轉(zhuǎn)換時間為 36 個系統(tǒng)時鐘周期，最大為 17us。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。 基于單片機的室內(nèi)多功能檢測系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計 第 頁 共 55 頁 26 DHT11 的典型應(yīng) 用電路如圖 ： 圖 DHT11 典型應(yīng)用電路 DATA 用于微處理器與 DHT11 之間的通訊和同步 ,采用單總線數(shù)據(jù)格式 ,一次通訊時間 4ms 左右 ,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分 ,具體格式在下面說明 ,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴展 ,現(xiàn)讀出為零 .操作流程如下 : 一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為 40bit,高位先出。 二是要有較高的性價比。最后， AT89S52運行速度更高，最高晶振可達到 33MHZ。該系列集成穩(wěn)壓 IC型號中的 lm78或 lm79后面 基于單